东亚副热带西风急流的时间演变特征及其与中国东部夏季降水的关系

为深入了解东亚副热带西风急流与中国天气系统之间的联系,利用1961-2007年美国国家环境预报中心（NCAR／NCEP）再分析月资料和同期中国596站的降水资料,运用经一纬向急流轴和区域平均两种定义方法分析了西风急流的时间演变特征及其与中国东部降水型的关系,结果表明：（1）两种方法对西风急流东西、南北位置转折时段的分析很接近,分别出现在20世纪80年代和70年代;对西风急流强度、南北位置周期的表征也很一致,分别为10-15年和5-10年。（2）当西风急流位置偏北（南）时,东部地区整层大气环流呈“南北上升中间下沉（南北下沉中间上升）”的形势,850hPa的流场和水汽通量输送都有利于华北地区（江淮河流）的降水,易于形成“南北多中间少（南北少中间多）”的雨带分布,推测这两种反相位雨型的间隔时间为2．5-5年;相比之下,急流东西位置和强度的周期性变化与东部局地降水存在一定联系。     

东亚夏季风系统与青藏高原冬季植被的关系

用1982年1月—2001年12月NDVI资料、台站日降水资料和NCEPⅠ/NCAR再分析资料,首先利用SVD方法分析了青藏高原冬季NDVI与我国降水的关系,指出青藏高原冬季NDVI与我国夏季降水相关系数从南到北呈"+-+-"相间分布,高原冬季NDVI增大(减小),随后夏季降水在华南和华北地区增加(减少),而长江流域和东北地区降水减少(增加)。然后通过合成法,分析了高原冬季NDVI大、小值年东亚夏季风系统的变化,得到在青藏高原冬季NDVI大值年时,夏季马斯克林高压偏弱,而澳大利亚高压偏强。赤道辐合带强度偏强,有利于越赤道气流的加强,使南海夏季风爆发偏早。同时南亚高压偏弱位置偏西,副热带高压位置偏东偏北。副热带西风急流的位置也偏西偏北。     

20世纪90年代末东亚冬季风年代际变化的外强迫因子分析

使用NCEP/NCAR、英国气象局哈德莱中心(Met Office Hadley Center)Had ISST以及NOAA提供的再分析资料分析了海温、海冰及雪盖异常对20世纪90年代末我国冬季气温和东亚冬季风(EAWM)年代际跃变的外部强迫作用,同时也对比分析了20世纪90年代EAWM年代际跃变与20世纪80年代EAWM年代际跃变特征和成因的一些差异。结果表明:20世纪80年代中期EAWM的年代际变化特征主要表现为全国一致偏冷型,同时中国近海的海温也偏低;该年代际变化的主要原因来自大气内部动力过程,而海温和海冰的作用不显著。20世纪90年代末EAWM年代际变化的特征表现为东亚北方气温显著偏冷而南方偏暖的南北反相变化分布;EAWM在20世纪90年代末的年代际变化受北大西洋海温和热带太平洋海温的共同影响。北大西洋显著的异常暖海温,激发一个向下游传播的波列,使得西伯利亚高压加强,EAWM加强,从而导致我国北方气温下降;同时,秋冬季北极海冰异常偏少和秋季欧亚雪盖偏多对东亚冬季风的增强也有一定的作用。此外,热带西太平洋的暖海温异常会导致在海洋性大陆地区有异常的辐合和对流增强,引起大气环流的Gill型响应,对流西侧的异常气旋在孟加拉湾至我国西南地区出现南风异常,使得东亚南部地区温度偏高。因此,20世纪90年代末之后东亚温度呈现南暖北冷的分布特征。     

气候变暖背景下我国四季开始时间的变化特征

利用中国气象局国家气象信息中心提供的中国599个测站1961～2007年逐日温度资料,分析了我国近47年来四季开始日期的变化趋势。结果表明,四季开始日期在全国范围内主要表现为春季、夏季提早,秋季、冬季推迟的变化趋势,其中以夏季的变化最为明显,且在显著增温的21世纪初最为明显。这种趋势在空间分布上有所差异,北方比南方明显,东部比西部明显。东北最北部、华南最南部以及新疆局部区域春季推迟,青海东部以及内蒙古最北部的小范围地区夏季推迟,华南及西南局部地区冬季提早。此外,全国平均四季开始日期的年代际变化在20世纪并不是很明显,而在21世纪初非常明显。但年代际变化特征存在区域性差异,高原地区20世纪80年代和90年代春季提早,冬季推迟。而在21世纪初春季、冬季均推迟,但冬季的变化比春季明显得多。华南南部地区春季推迟、冬季提早。西南地区在21世纪初春季、夏季明显提早,秋季、冬季推迟,但之前这种趋势并不明显。     

我国春季降水与青藏高原东南部冬季归一化植被指数变化的关系

利用1982年1月～2001年12月归一化植被指数(NDVI)资料、台站实测降水资料和NCEP/NCAR再分析资料, 通过相关分析和合成分析等方法, 初步分析了我国春季降水与青藏高原冬季植被变化的关系。结果发现, 我国春季降水与青藏高原冬季NDVI有较明显的相关关系。一般而言, 高原冬季NDVI大值年时, 贵州至两广地区降水减少, 两湖平原和鄱阳湖平原降水增加, 长江流域以北至东北的广大地区降水将减少, 特别是黄河与长江之间地区降水量偏少可达40 mm以上。高原冬季NDVI与我国东部季风区春季降水的相关系数呈 “－＋－” 的分布状态。100°E～130°E各月降水及其差值时空剖面分析也可看到其差异。文章也初步分析了高原冬季NDVI大值年和小值年春季海平面气压场、 850 hPa风场、 500 hPa高度场以及700 hPa垂直运动场的差异, 从分析结果可以看到, 亚洲和西太平洋地区大气环流的差异也同样明显。可见, 青藏高原冬季NDVI的大小将通过改变亚洲和西太平洋地区春季大气环流的分布状态, 导致冬季风和夏季风爆发和进退差异, 从而引起我国春季降水的变化。     

改则地区气候变化对植被生理过程的影响及反馈效应的模拟研究

利用1997年10月1日至1998年9月30日设置在青藏高原西部改则的自动气象站观测资料作为强迫场,采用大气-植被相互作用模式(AVIM)对改则地区气候变化对植被生长过程的影响及反馈效应进行了模拟研究。结果表明,AVIM模式对青藏高原西部陆面过程具有一定模拟能力,能够较真实地模拟出地表特征量的变化特点。通过敏感性试验发现,青藏高原气候变化对植被生理生长过程有明显影响:降水增加有利于植被生长,尤其在雨季最为明显,其他季节无太大变化;气候变暖对植被生理过程的综合作用是植被净光合作用的变化,即春季增强,夏季减弱,秋季和冬季变化不大;"暖湿化"对高原植被生态系统的影响主要是春季和夏季植被活动增强,尤其春季最为明显。植被物理特性参数可以在相当大程度上改变陆面过程,进而导致高原热源发生变化,因此,为准确估计地表能量收支,对模式陆面参数进行深入研究是必要的。     

我国东部地区NDVI与气温、降水的关系研究

利用东部地区的1982—2001年归一化植被指数(NDVI)资料以及131个标准气象台站的气温、降水资料,用相关分析、奇异值分析(SVD)方法研究了该地区的植被与气温、降水的相互作用,得到以下几点认识：NDVI的最大值滞后于气温最高值的时间尺度在一个月左右。前期气温与后期NDVI的相关系数在春夏为负值,在秋冬却以正值为主。前期植被与后期气温的相关系数以负值为主。NDVI最大值滞后于降水最大值的时间尺度在两个月左右,同期NDVI与降水的相关系数为负值,而无论降水超前于NDVI或者NDVI超前于降水的时间尺度大于1个月时,二者的相关系数转为正值。由SVD方法得到东部地区7月份的NDVI与8月份的气温、降水有较好的相关关系。河南西南部及东北部区域NDVI与大部分地区的气温为正相关;长江流域NDVI与32 °N以南地区的降水有较好的负相关。因此,前期植被的变化特征可以作为后期气温、降水的预报的一种参考因子。     

青藏高原冬季NDVI与西南地区夏季气温的滞后关系

该文利用EOF分解得到的1982—2001年西南地区夏季平均、最高和最低气温的时空特征显示, 西南地区夏季平均、最高气温的时空变化具有很好的一致性, 尤其是川渝地区20世纪80年代为气温负距平, 90年代开始有明显升温。利用GIMMS NDVI和西南4省市96个台站的气温资料进行了相关分析、合成分析以及SVD分析, 得到前期冬季青藏高原植被影响该区夏季气温的滞后关系以及影响较大的区域。结果表明:西南地区夏季平均气温、最高气温对青藏高原冬季植被变化较敏感, 其中青藏高原西部NDVI与西南地区夏季气温的相关强于东部; 青藏高原NDVI异常偏高对应西南地区夏季气温偏高, 其中最高气温升高较明显, 增温最大值出现在7月, 位于西南地区北部; 青藏高原冬季植被变化与西南地区平均气温、最高气温和最低气温的最佳耦合模态中影响程度及关键区域略有差异, 青藏高原冬季NDVI与夏季平均气温关系最密切, 其中青藏高原东北大部分地区和南部 (包括拉萨及林芝东部地区) 的影响最大, 气温对前期青藏高原NDVI变化反应的敏感区主要位于四川盆地及其附近地区。     

Interannual Variability of the Normalized Difference Vegetation Index on the Tibetan Plateau and Its Relationship with Climate Change

The Qinghai-Xizang Plateau, or Tibetan Plateau, is a sensitive region for climate change, where the manifestation of global warming is particularly noticeable. The wide climate variability in this region significantly affects the local land ecosystem and could consequently lead to notable vegetation changes. In this paper, the interannual variations of the plateau vegetation are investigated using a 21-year normalized difference vegetation index （NDVI） dataset to quantify the consequences of climate warming for the regional ecosystem and its interactions. The results show that vegetation coverage is best in the eastern and southern plateau regions and deteriorates toward the west and north. On the whole, vegetation activity demonstrates a gradual enhancement in an oscillatory manner during 1982-2002. The temporal variation also exhibits striking regional differences： an increasing trend is most apparent in the west, south, north and southeast, whereas a decreasing trend is present along the southern plateau boundary and in the central-east region. Covariance analysis between the NDVI and surface temperature/precipitation suggests that vegetation change is closely related to climate change. However, the controlling physical processes vary geographically. In the west and east, vegetation variability is found to be driven predominantly by temperature, with the impact of precipitation being of secondary importance. In the central plateau, however, temperature and precipitation factors are equally important in modulating the interannual vegetation variability.     

青藏高原近地面层特征的初步分析

利用西藏日喀则、那曲１９９３年７月至１９９４年４月近地面层梯度观测资料，采用近地面层相似理论方法，计算了预测期间地面粗糙度、平均曳力系数、平均动量通量、平均感热通量和平均湍流系数，讨论了它们与稳定度的关系，给出了日变化个例。